Thiết kế hệ thống giữ xe tự động dùng thẻ từ rfid và chế tạo mô hình thu nhỏ

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống giữ xe tự động - Nhu cầu thực trạng về tình hình sử dụng ô tô: Tình hình sử dụng ô tô ngày càng tăng… - Các loại bãi giữ xe hiện có: Bãi đổ xe kiể

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Lê Khanh - Nguyễn Anh Tuấn

2 Lớp: 12CDT2 - 12CDT1 Số thẻ SV: 101120347 - 101120325

3 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG THẺ TỪ RFID

VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THU NHỎ

4 Người hướng dẫn: Lưu Đức Bình Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 2đ)

1.Điểm đánh giá:…… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2.Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Người hướng dẫn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Lê Khanh - Nguyễn Anh Tuấn

2 Lớp: 12CDT2 - 12CDT1 Số thẻ SV: 101120347 - 101120325

3 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG THẺ TỪ RFID VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THU NHỎ

4 Người phản biện: Châu Mạnh Lực Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

80

đủ nhiệm vụ đồ án được giao

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng thực tiễn

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ

1b bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu

50

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương trình,

mô hình,…)

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng trong

vấn đề nghiên cứu;

1c - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng dụng 15

trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng làm việc nhóm;

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Người phản biện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ tên sinh viên: Nguyễn Lê Khanh - Nguyễn Anh Tuấn Lớp: 12CDT2 - 12CDT1

2 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG THẺ TỪ RFID VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THU NHỎ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

50 bản vẽ, mô hình, chương trình máy tính )

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới

1a so với các ĐATN trước đây);

10

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

thực tiễn:

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức

1b cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

30

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương

trình, mô hình,…);

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng

trong vấn đề nghiên cứu;

1c - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng 10

dụng trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng làm việc nhóm;

2a - Nội dung thuyết trình thể hiện được mục đích, phương 15

pháp, nội dung đã giải quyết và kết quả của đề tài

2b - Kỹ năng thuyết trình, thời gian thuyết trình; 10

- Chất lượng slides và các công cụ minh họa/ hỗ trợ

- Vận dụng được kiến thức liên quan để trả lời hoàn chỉnh

các câu hỏi do Chủ tịch Hội đồng đề nghị trả lời trong

25khoảng thời gian quy định;

- Tự tin, thể hiện mức độ am hiểu sâu về kiến thức liên quan;

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống giữ xe tự động

- Nhu cầu thực trạng về tình hình sử dụng ô tô: Tình hình sử dụng ô tô ngày càng tăng…

- Các loại bãi giữ xe hiện có: Bãi đổ xe kiểu truyền thống, bãi đỗ xe kiểu tự động…

- Một số loại mô hình bãi đỗ xe tự động hiện có

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

- Giới thiệu một số dòng xe thông dụng trong và ngoài nước

- Các phương án thiết kế cho mô hình

Chương 3: Thiết kế hệ thống cơ khí

- Tính toán cơ cấu di chuyển ngang

- Tính toán cơ cấu di chuyển đứng

- Tính toán cơ cấu chuyển xe vào ra

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển

- Giới thiệu về các thành phần điều khiển có trong hệ thống như: thẻ từ RFID, arduino mega 2560, module L298…

- Sơ đồ khối điều khiển

- Sơ đồ mạch điều khiển

- Thuật toán điều khiển hệ thống

Chương 5: Thiết kế và thi công mô hình - giao diện điều khiển

- Thiết kế và thi công mô hình

- Thiết kế giao diện điều khiển

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Nguyễn Anh Tuấn 101120325 12CDT1 Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

2 Nguyễn Lê Khanh 101120347 12CDT2 Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế hệ thống giữ xe tự động dùng thẻ từ RFID và chế tạo mô hình thu nhỏ

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Thiết kế hệ thống giữ xe tự động dùng thẻ từ RFID và chế tạo mô hình thu nhỏ với

số liệu và kiểu mô hình tự chọn

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Nguyễn Anh Tuấn Thiết kế nguyên lý và tính toán các kết cấu cơ khí

Lập trình điều khiển hệ thống

2 Nguyễn Lê Khanh

b Phần riêng:

1 Nguyễn Anh Tuấn Giới thiệu về các thành phần điều khiển

2 Nguyễn Lê Khanh Tổng quan về các hệ thống giữ xe tự động

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

1 Nguyễn Anh Tuấn Bản vẽ sơ đồ nguyên lý (A0)

Bản vẽ tổng thể hệ thống (A0)

2 Nguyễn Lê Khanh

b Phần riêng:

1 Nguyễn Anh Tuấn Bản vẽ kết cấu nâng xe (A0)

Bản vẽ chế tạo một số chi tiết

2 Nguyễn Lê Khanh Bản vẽ sơ đồ thuật toán điều khiển (A0)

Bản vẽ sơ đồ mạch điện điều khiển (A0)

6 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

TS Lưu Đức Bình Thuyết minh - Bản vẽ - Mô hình

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201…

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, phương tiện đi lại đang ngày một phát triển, đặc biệt số lượng ô tô tăng

lên nhanh chóng trong những năm trở lại đây Chính vì vậy việc xây dựng bãi giữ xe là

cần thiết, nhất là ở các khu đô thị lớn như thành phố Hồ Chí Minh, thủ đô Hà

Nội…Nhưng với diện tích đất ngày càng bị thu hẹp thì việc xây dựng các bãi giữ xe có

diện tích lớn là việc khó thực hiện Với sự phát triển của công nghệ hiện đại thì việc

xây dựng một bãi giữ xe ô tô có sức chứa lớn, nhưng lại chiếm diện tích đất nhỏ là

chuyện hoàn toàn có thể

Nắm bắt được yêu cầu cấp thiết này và với mong muốn kết hợp những kiến thức

đã học được, để tạo ra một sản phẩm có khả năng ứng dụng trong thực tế Chúng em

đã thực hiện đề tài “Thiết kết hệ thống giữ xe tự động dùng thẻ từ RFID và chế tạo mô

hình thu nhỏ”

Cuối cùng chúng em xin gữi lời cảm ơn tới quý thầy cô trong khoa Cơ Khí, các

thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã giúp đỡ nhóm em trong suốt thời gian thực hiện

đề tài

Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lưu Đức Bình đã tận tình hướng

dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em có thể thực hiện và hoàn thành tốt đồ án

này

Qua đây xin gữi lời cảm ơn đến các bạn trong tập thể lớp 12CDT_những người

bạn đã cùng học và giúp đỡ lẫn nhau trong suốt quá trình học tập

Đà nẵng, tháng 5 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Anh Tuấn - Nguyễn Lê Khanh

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Anh Tuấn - Nguyễn Lê Khanh

MỤC LỤC

Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng, hình vẽ v

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt vii

Trang Chương 1: Tổng quan về các hệ thống giữ xe tự động 1

1.1 Nhu cầu thực trạng về tình hình sử dụng ô tô 1

1.2 Các loại bãi đỗ xe ô tô hiện có 2

1.2.1 Bãi đỗ xe kiểu truyền thống (không tự động) 2

1.2.2 Bãi đỗ xe ô tô tự động 2

1.3 Một số loại bãi đỗ xe ô tô tự động 3

1.3.1 Hệ thống đỗ xe tự động – dạng thang máy, robot 3

1.3.2 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng cầu trục di chuyển 4

1.3.3 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng, quay vòng ngang 5

1.3.4 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng quay vòng tầng 6

1.3.5 Hệ thống đỗ xe tự động - thang nâng quay vòng tròn 7

1.3.6 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang máy dịch chuyển ngang 8

1.3.7 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng nâng hạ, dịch chuyển 9

1.3.8 Hệ thống đỗ xe tự động – dạng quay vòng đứng 10

1.4 Lựa chọn mô hình của hệ thống 11

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế 12

2.1 Một số dòng xe ô tô thông dụng trong nước 12

2.1.1 Dòng xe Sedan 12

2.1.2 Dòng xe Hatchback 12

2.1.3 Dòng xe SUV và Crossover 13

2.1.4 Dòng xe bán tải (Pick-up) 15

2.1.5 Dòng xe Minivan 15

2.1.6 Dòng xe Coupe và convertible 16

2.2 Các phương án thiết kế mô hình 18

2.2.1 Phương án 1 18

2.2.2 Phương án 2 19

2.2.3 Phương án 3 20

2.3 Chọn phương án thiết kế 21

Chương 3:Thiết kế hệ thống cơ khí 22

3.1 Tính toán cơ cấu nâng xe 22

3.1.1 Cơ cấu di chuyển ngang 22

3.1.2 Cơ cấu di chuyển đứng 24

3.1.3 Tính toán cơ cấu chuyển xe 28

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển 30

4.1 Tổng quan về công nghệ RFID 30

4.1.1 Giới thiệu về RFID 30

4.1.2 Hệ thống RFID 30

4.1.2 Tag RFID (thẻ RFID) 33

4.2 Cảm biến RFID RC522 38

4.3 Arduino mega 2560 39

4.4 Module cầu mạch cầu H L298 41

4.5 Mạch điều khiển hệ thống 42

4.5.1 Sơ đồ khối mô hình điều khiển 42

4.5.2 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống 43

4.6 Thuật toán điều khiển 43

4.6.1 Thuật toán đưa xe vào vị trí 43

4.6.2 Thuật toán lấy xe ra 44

4.6.3 Thuật toán điều khiển động cơ để đưa xe đến vị trí xác định 45

4.6.4 Thuật toán điều khiển động cơ để lấy xe ra 45

Chương 5: Thiết kế và thi công mô hình - giao diện điều khiển 46

5.1 Thiết kế và thi công mô hình 46

5.1.1 Thiết kế mô hình 46

5.1.2 Thi công mô hình 47

5.2 Thiết kế giao diện điều khiển trên máy tính 51

5.2.1 Ngôn ngữ C# và Windows Forms 51

5.2.2 Xây dựng giao diện điều khiển 52

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 4.1: Bảng tần số RFID 34

Bảng 4.2: Đặc điểm tần số RFID 35

Bảng 4 3: Khoảng đọc của tần số 35

Hình 1.1: Biểu đồ sử dụng phương tiện giao thông năm 2016 1

Hình 1.2: Bãi đỗ xe ô tô kiểu truyền thống (không tự động) 2

Hình 1.3: Bãi đỗ xe ô tô tự động (tại Hà Nội) 3

Hình 1.4: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang máy, robot 4

Hình 1.5: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng cầu trục di chuyển 5

Hình 1.6: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng, quay vòng ngang 6

Hình 1.7: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng quay vòng tầng 7

Hình 1.8: Hệ thống bãi đổ xe tự động - thang nâng quay vòng tròn 8

Hình 1.9: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang máy dịch chuyển ngang 8

Hình 1.10: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng nâng hạ, dịch chuyển 9

Hình 1.11: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng quay vòng đứng 10

Hình 1.12: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng nâng hạ, dịch chuyển 11

Hình 2.1: Dòng xe sedan của hãng HONDA 12

Hình 2.2: Dòng xe Hatchback 13

Hình 2.3: Dòng xe SUV 14

Hình 2.4: Dòng xe Crossover 14

Hình 2.5: Dòng xe bán tải (Pick-up) 15

Hình 2.6: Dòng xe Minivan 16

Hình 2.7: Dòng xe Coupe 16

Hình 2.8: Dòng xe Convertible 17

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý phương án 1 18

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý phương án 2 19

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý phương án 3 20

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển ngang 22

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển dọc 25

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu chuyển xe 28

Hình 4.1: Sơ đồ khối của một RFID 30

Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống RFID cơ bản 31

Hình 4.3: Giao tiếp giữa bộ đọc và tag RFID 32

Hình 4.4: Các dạng tag RFID 33

Hình 4.5: Các thành phần của thẻ thụ động 36

Hình 4.6: Các thành phần cơ bản của một vi mạch 37

Hình 4.7: Sơ đồ khối các loại thẻ RFID 38

Hình 4.8: Modun cảm biến RFID RC522 39

Hình 4.9: Arduino mega 2560 40

Hình 4.10: Module L298 41

Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý module cầu H L298 42

Hình 4.12: Sơ đồ khối mô hình điều khiển 42

Hình 4.13: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống 43

Hình 5.1: Thiết kế mô hình Solidworks 3D 46

Hình 5.2: Thiết kế tay nâng (mô hình) 3D 47

Hình 5.3: Động cơ không đồng bộ 3 pha 48

Hình 5.4: Động cơ bước 48

Hình 5.5: Động cơ DC 48

Hình 5.6: Mô hình hoàn thiện 49

Hình 5.7: Bộ phận nâng xe theo phương đứng 49

Hình 5.8: Bộ phận chuyển xe vào ra 50

Hình 5.9: Bộ phận di chuyển ngang 50

Hình 5.10: Mạch điều khiển 51

Hình 5.11: Một Windows Forms thực tế 51

Hình 5.12: Giao diện điều khiển hoàn thiện 52

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

SUV - Sport Utility Vehicle

MPV - Multi-Purpse Vehicle

RFID - Radio Frequency Identification

UHF - Ultra High Frequency

LED - Light Emitting Diode

IoT - Internet of Things

PWM - Pulse Width Modulation

USB - Universal Serial Bus

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG GIỮ XE

TỰ ĐỘNG

1.1 Nhu cầu thực trạng về tình hình sử dụng ô tô

Cùng với sự phát triển của một nền kinh tế năng động đòi hỏi một nền kỹ thuật công nghệ cũng phải phát triển, đáp ứng kịp thời và đầy đủ những nhu cầu cần thiết của sự phát triển đó Điều này được thể hiện qua thực trạng tình hình phượng tiện giao thông ở nước ta “Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, nhập khẩu ô tô nguyên chiếc các loại vào Việt Nam trong những tháng đầu tiên của năm 2017 đạt 7.338 chiếc tăng 25.5% so với cùng kỳ năm ngoái Đặc biệt, lượng

xe nhập khẩu từ khu vực ASEAN đã tăng hơn 66% so với cùng kỳ năm 2016, đạt 4.428 chiếc, chiếm hơn 60% tổng số xe nhập khẩu.” Đồng thời, trong những năm gần đây, số lượng xe ô tô tham gia giao thông ngày càng tăng

Hình 1.1: Biểu đồ sử dụng phương tiện giao thông năm 2016 Qua những số liệu trên, ta thấy tình hình sử dụng ô tô hiện nay rất cao Kéo theo

đó là nhu cầu đậu đỗ xe ô tô cũng tăng cao Để tối ưu hóa diện tích làm bãi đỗ xe, cũng như tính mang lại tính an toàn, thẩm mỹ cảnh quan đô thị, thì sự ra đời của các bãi đỗ

xe tự động là cần thiết Ngày nay các thành phố lớn như: Hà Nội, Thành phố HCM thì bãi đỗ ô tô tự động cũng đã được xây dựng và đi vào hoạt động Tại Đà Nẵng thì bãi

đổ ô tô tự động chỉ dừng lại ở mức độ hộ gia đình

1.2 Các loại bãi đỗ xe ô tô hiện có

1.2.1 Bãi đỗ xe kiểu truyền thống (không tự động)

Bãi đổ xe này chiếm diện tích đất rất lớn, bên cạnh đó sự giám sát quản lý xe khó Rất ít nơi đủ không gian đất trống để xây dựng bãi đỗ xe loại này

Hình 1.2: Bãi đỗ xe ô tô kiểu truyền thống (không tự động)

1.2.2 Bãi đỗ xe ô tô tự động

Với sự phát triển của xã hội hiện tại, thì nhu cầu đi lại của con người dần tăng lên Cùng với đó là sự phát triển của phương tiện giao thông, số lượng ô tô được sử dụng tăng lên đáng kể Do đó yêu cầu phải phát triển cơ sở hạ tầng để đáp ứng nhu cầu cấp thiết này

Hiện nay, tại các thành phố lớn như: Hà Nội, Hồ Chí Minh cũng đã có các hệ thống bãi xe ô tô thông minh Góp phần cải thiện tình hình thiếu nơi đỗ xe qua đó hạn chế hiện tượng ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm tại các thành phố lớn Đặc điểm của bãi đổ loại này là: để được nhiều xe trong một không gian đất chật hẹp, tính an toàn về tài sản được đảm bảo, tốn ít nhân công…

Hình 1.3: Bãi đỗ xe ô tô tự động (tại Hà Nội)

1.3 Một số loại bãi đỗ xe ô tô tự động

1.3.1 Hệ thống đỗ xe tự động – dạng thang máy, robot

Hệ thống gồm 1 lối đi ở giữa, hai bên gồm 1-2 dãy vị trí lưu đỗ Thang máy có nhiệm vụ nâng hạ robot đế đường ray mỗi tầng, tại điểm xuất phát Robot tự hành đến

vị trí lấy xe ô tô Tại vị trí này, cánh tay robot di chuyển đến các bánh xe ô tô thực hiện thao tác: kẹp, nâng, di chuyển

❖ Đặc điểm:

Hệ thống này được sử dụng rất rộng rãi cho lưu kho và đỗ xe có quy mô lớn, hệ số

an toàn cao (do vị trí lưu đỗ là tĩnh tại) Đặc biệt hệ thống này là giải pháp tiết kiệm năng lượng lưu chuyển Để tăng số lượng lưu đỗ, một hệ thống có thể có nhiều robot

Hình 1.5: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng cầu trục di chuyển

1.3.3 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng, quay vòng ngang

Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy: nâng, hạ pallet theo phương đứng Cơ cấu vận chuyển trên mỗi tầng theo phương pháp đẩy, kéo trượt ngang các pallet theo một vòng tròn khép kín (pallet có thể dịch chuyển theo 2 phương nằm ngang trên 1 tầng)

Cơ cấu chấp hành xếp vào và lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc “ăn khớp” truyền lực giữa các pallet với nhau

❖ Ưu điểm:

Hệ thống này cho hệ số sử dụng diện tích khá cao (>80%) thường sử dụng cho bãi

đỗ ngầm và nỗi tòa cao ốc

❖ Nhược điểm:

Giới hạn diện tích sử dụng, chi phí năng lượng lớn

Hình 1.6: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng, quay vòng ngang

1.3.4 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng quay vòng tầng

Thang nâng ở đây thuộc loại xích tải (kiểu thang cuốn) nó có thể nâng, hạ pallet liên tục theo vòng tròn đứng

Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đẩy kéo chuỗi pallet theo từng nhịp (mỗi bước dịch chuyển bằng chiều rộng của pallet) Mỗi đường vận chuyển có 1 bộ truyền động riêng

Truyền lực giữa pallet với nhau bằng liên kết khớp nối Khi thang cuốn dịch chuyển thì khớp liên kết giữa pallet tự phân khai ra khỏi chuỗi

Hình 1.7: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang nâng quay vòng tầng

1.3.5 Hệ thống đỗ xe tự động - thang nâng quay vòng tròn

Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động: nâng hạ theo phương đứng

và quay quanh trục của nó

Thực hiện thao tác xếp vào, lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot

❖ Ưu điểm:

Bãi đỗ hình trụ ngầm hoạc nổi, kiến trúc đẹp, khung kết cấu thép hoặc bê tông Tốc

độ xử lý của hệ thống khá cao

❖ Nhược điểm:

Chiều cao hạn chế do kết cấu thang nâng phức tạp

❖ Kích thước cơ bản: Hệ thống này sử dụng cho bãi đỗ khu công sở, siêu thị,…Bãi

đỗ có thể thiết kế ngầm và nổi

- Đường kính mặt bằng: 20m

- Chiều cao: 10 – 16m + 16 – 20m

- Số lượng: 100 – 200 vị trí đỗ

Hình 1.8: Hệ thống bãi đổ xe tự động - thang nâng quay vòng tròn

1.3.6 Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang máy dịch chuyển ngang

Thang nâng kiểu thang máy ròng rọc kép, di chuyển trên 4 đường ray theo phương thẳng đứng

Cơ cấu chấp hành thường dùng dạng móc kéo dịch chuyển pallet vào/ra vị trí lưu

đỗ Truyền động cho cơ cấu này nhờ 1 bộ truyền xích

Hình 1.9: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng thang máy dịch chuyển ngang

Hệ thống này dùng cáp treo nâng hạ 3-4 vi trí đỗ trên 1 bộ truyền động cáp treo

Hình 1.10: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng nâng hạ, dịch chuyển

❖ Ưu điểm: Hệ thống này điều khiển đỡn giản, thời gian gữi, lấy xe nhỏ

- Hệ số sử dụng diện tích cao

- Hệ thống này thích hợp cho bãi đỗ công cộng

❖ Nhược điểm: Hệ thống này rất hạn chế về chiều cao không gian sử dụng

❖ Kích thước cơ bản:

Các pallet chứa xe được treo lên 2 dải xích tải và di chuyển vòng tròn theo chuỗi

xích Trên khung pallet có con lăn tựa dẫn hướng giữ thăng bằng pallet khi chuyển

động Hệ thống sử dụng duy nhất 1 bộ truyền động

1.4 Lựa chọn mô hình của hệ thống

Sau một thời gian tìm hiểu về các hệ thống bãi đỗ xe ô tô tự động có trên thế giới và tại Việt Nam, chúng em lựa chọn mô hình thiết kế cho đề tài là “Hệ thống đỗ xe tự động – dạng nâng hạ, dịch chuyển”

Hình 1.12: Hệ thống đỗ xe tự động - dạng nâng hạ, dịch chuyển

Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Một số dòng xe ô tô thông dụng trong nước

2.1.1 Dòng xe Sedan

Sedan được định nghĩa là loại xe 4 cửa, có 4 chỗ hoặc hơn, với trần xe kéo dài từ trước ra sau, có lên xuống cân đối tạo ra vùng cốp xe ở phía sau để chở hành lý, với cách mở cốp hắt lên

Ở Việt Nam những dòng sedan cơ bản như Toyota Altis, Camry, Kia K3, Hyundai Sonata, Mercedes S-class

Hình 2.1: Dòng xe sedan của hãng HONDA

Thông số kích thước cơ bản:

thiết kế này, hàng ghế phía sau của xe cũng có khả năng gập xuống tạo không gian lớn xếp đồ

Một số dòng xe có bản hatchback như Hyundai Grand i10, Ford Fiesta, Toyota Yaris, Mercedes A-class

Hình 2.3: Dòng xe SUV

Crossover là khái niệm kết hợp một chiếc SUV và xe đô thị Dòng xe này thường

có kích thước nhỏ hoặc trung, là giải pháp cho người sống ở thành thị nhưng thích phong cách SUV

Hình 2.4: Dòng xe Crossover

Thông số kích thước cơ bản:

- Chiều dài: 5000 mm

- Chiều rộng: 2000 mm

- Chiều cao: 1900 mm

- Khối lượng: 1800 – 2200 kg

2.1.4 Dòng xe bán tải (Pick-up)

Về hình dáng, pick-up thường có 2 hoặc 4 cửa, cách cấu tạo tương tự SUV nhưng

có thùng phía sau chở hàng, ngăn cách riêng với khoang hành khách Dòng xe này thường sử dụng nhiều cho những người có nhu cầu di chuyển kết hợp vận tải hàng hóa

Những mẫu xe nổi bật như Ford Ranger, Mazda BT-50, Toyota Hilux

Hình 2.5: Dòng xe bán tải (Pick-up)

Thông số kích thước cơ bản:

Hình 2.6: Dòng xe Minivan Thông số kích thước cơ bản:

Đặc điểm của 2 dòng xe này là được thiết kế động lực học nhỏ gọn, để sức cản gió

là nhỏ nhất Vì vậy kích thước của xe rất hạn chế so với những dòng xe khác

Hình 2.7: Dòng xe Coupe

Hình 2.8: Dòng xe Convertible Thông số kích thước cơ bản:

2.2 Các phương án thiết kế mô hình

- Hệ thống nâng xe được thiết kế gồm 3 cụm động cơ:

+ Động cơ thứ nhất: Dùng đề tịnh tiến cơ cấu trên ranh trượt thông qua bánh xe

+ Động cơ thứ hai: Dùng để tịnh tiến bộ phận nâng xe theo phương thẳng đứng, thông qua cơ cấu dây cáp

+ Động cơ thứ ba: Dùng để tịnh tiến xe vào vị trí để và lấy 18 era, theo cơ cấu truyền động xích

❖ Ưu điểm:

+ Do sử dụng động cơ giảm tốc truyền động trực tiếp, nên cơ cấu hoạt động nhanh linh hoạt

+ Kết cấu đơn giản, dễ thay thế sửa chữa

❖ Nhược điểm:

+ Cơ cấu hoạt động với tốc độ nhanh, nên cần độ cứng vững tốt

+ Do dùng bộ truyền xích để đẩy xe, nên lực đẩy không được lớn

+ Hiệu suất bộ truyền lớn

+ Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào tốc độ + Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài

❖ Nhược điểm:

+ Giá thành cao

+ Khả năng chịu tải kém

+ Chỉ sử dụng cho các hệ thống có quy mô nhỏ

+ Kích thước hệ thống phụ thuộc đáng kể vào bộ truyền vít me

❖ Ưu điểm:

+ Không có hiện tượng trượt, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột

+ Bộ truyền cho hiệu xuất cao, cơ cấu hoạt động nhanh, linh hoạt

+ Kích thước bộ truyền nhỏ

❖ Nhược điểm:

+ Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn

+ Phải bôi trơn thường xuyên, mau mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt

2.3 Chọn phương án thiết kế

Sau khi nghiên cứu các phương án thiết kế, ta thấy phương án 3 phù hợp với quy

mô của hệ thống, hiệu suất làm việc của cơ cấu tốt Vì vậy ta chọn phương án 3 làm phương án thiết kế

Theo số liệu kích thước và trọng lượng các dòng xe đang phổ biến tại Việt Nam, ta thiết kế ngăn chứa xe có kích thước:

+ Chiều dài: 5200 mm

+ Chiều rộng: 2400 mm

+ Chiều cao: 1900 mm

Nhà chứa xe có sức chứa khoảng 60 ô tô, với các kích thước lần lượt là:

+ Chiều rộng: 2400 x 6 = 14400 mm (gồm 6 ngăn chứa xe)

+ Chiều dài: 5500 mm

+ Chiều cao: 1900 x 10 = 19000 mm (gồm 10 tầng)

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

3.1 Tính toán cơ cấu nâng xe

3.1.1 Cơ cấu di chuyển ngang

a) Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển ngang

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển ngang Chú thích:

Ta có đường kính bánh xe trong thiết kế D = 200 mm nên R = 100 mm

B: Chiều rộng mặt bằng của ray [mm]

Ta chọn thép chữ U16 làm ray trượt cho bánh dẫn hướng cơ cấu chuyển động Nên theo tài liệu [1, trang 303] ta có b = 64 mm

E: Môđun đàn hồi của vật liệu [N/mm]

Vật liệu làm bằng thép nên ta có E = 2.1.105 N/mm2.

Pbx: Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe [N]

Tải trọng xe từ (1800  2200) kg ta tính luôn trường hợp khách có để thêm hàng hóa trong xe, và trọng lượng ước tính của cơ cấu di chuyển thẳng đứng khoảng

2000 kg Nên tải trọng tác dụng lên bánh xe khoảng (3800  4200) kg

❖ Xác định động cơ để di chuyển cơ cấu ngang

Ta có trọng lượng ước tính của cơ cấu tác động lên bánh xe là 42000N, vận tốc yêu cầu cho xe di chuyển ngang: v = 0.3 m/s

- Hiệu suất truyền động của cơ cấu di chuyển ngang:

- Tính công suất cần thiết của động cơ:

Tính số vòng quay sơ bộ của động cơ Tốc độ chuyển động quay được đăc trưng bởi vận tốc góc (rad/s)

30

n



 = (3.3) Vận tốc dài v (vận tốc vòng) của một điểm trên vật quay (m/s) xác định theo công thức:

v: Vận tốc di chuyển ngang của cơ cấu

r: Bán kính con lăn

Suy ra: 1000 0.3 1000

3100

v r

Trong thiết kế cơ cấu di chuyển ngang, truyền động từ động cơ qua cơ cấu làm việc

là vuông góc nên chọn hộp giảm tốc bánh vít – trục vít 1 cấp

Theo bảng 3.2 [tài liệu 2, trang 88] ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc: 2

Theo bảng phụ lục P1.2 [tài liệu 3, trang 235]

Ta chọn động cơ DK63-6 có thông số cơ bản:

Công suất động cơ: 10 Kw

Vận tốc quay: n = 960 vòng/phút

Mômen vôlăng của rôto GD2 = 0,75 kgm2

Khối lượng m = 190 kg

3.1.2 Cơ cấu di chuyển đứng

a) Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển đứng

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển dọc Chú thích:

1 Động cơ 3 Bộ truyền xích

2 Hộp giảm tốc 4 Thanh trượt dọc

b) Tính toán cơ cấu di chuyển đứng

❖ Tính toán bộ truyền xích:

Tính toán bộ truyền xích với các số liệu đã có như sau: công suất P = 6kW Số vòng quay bánh dẫn 100 vg/ph, momen xoắn T = 434860 Nmm Tỷ số truyền u = 2,5, tải trọng tĩnh, làm việc 2 ca

- Chọn loại xích ống con lăn

- Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức:

Chọn xích một dãy, cho nên K z = 1

- Tính công suất tính toán P t :

1 1,12.1,04.2.6

13,91

z n t

t

P F

5194,04 10

i i i

= =Suy ra số vòng quay sơ bộ của trục vào hộp giảm tốc: